2007年第三季度评述
        
 

近期贵金属科技研究方面的热点动态

(2007年第三季度评述)

  新近的研究热点主要集中于下列几个方面:
(一)贵金属铂络合物抗癌药研究奥沙利铂
癌症是严重威胁人类健康的常见病、多发病,攻克癌症一直是世界瞩目的研究热点。迄今为止,全世界已耗资300 多亿美元投入到癌症的预防、药物研制和临床治疗中。在20 世纪60 年代,美国密执安州立大学教授Rosenberg在研究直流电场对大肠杆菌生长的影响时发现顺铂有抗癌活性,并通过临床验证,顺铂对多种肿瘤均有良好的治疗效果,从而开辟了金属铂络合物抗癌作用研究的新领域。目前,铂类抗癌药物已成为癌症化疗中不可缺少的药物。1995 年世界卫生组织对世界上近100 种抗癌药物进行了评价,顺铂的疗效、市场等综合评价位居第2 位。据统计,在我国抗癌化疗治疗方案中,以顺铂为主或有顺铂参加配伍的方案占所有化疗方案的70 %~80 %。在过去的30 余年里,对几千个新的铂类化合物进行了筛选,其中有几十个化合物进入了临床研究,有4 个被获准进入市场。
奥沙利铂的化学名为(反式-1R,2R-二胺环己烷)·乙二酸根合铂(II),是以反式-1R,2R-二胺环己烷(简称DACH)为载体, 乙二酸根为离解基团的铂(II)配合物,由瑞士Debiopharm公司研制开发,于1996年10月在法国率先批准上市。目前还在欧洲及南美洲的其它国家上市。2003年全球销售额达到8亿欧元。我国于1999年批准奥沙利铂针剂进口,并在国内15家医院应用进口药品进行了临床试验,效果良好。2000年11月,南京制药厂研制开发的国产奥沙利铂获得国家药品监督管理局颁发的新药证书及生产批文,商品名为“奥铂”,产品已经开始投放市场。
近年来,奥沙利铂市场长势强劲。2003年该药连续四个季度名列我国销售额领先的前50位药品行列,且排名呈上升趋势,2003年4季度排第30位。2005年奥沙利铂在处方药市场的销售额达到了12个亿以上。国产奥沙利铂获得国家药品监督管理局颁发的新药证书及生产批文,商品名为“奥铂”。奥沙利铂作为一种稳定的、水溶性的铂类烷化剂,是第一个明显对结肠癌有效以及在体内外均有广谱抗肿瘤活性的铂类抗肿瘤药物,它对耐顺铂的肿瘤细胞亦有作用。实验研究表明,奥沙利铂对动物和人类的大肠癌、非小细胞肺癌、卵巢癌及乳腺癌等多种肿瘤细胞株,包括对顺铂和卡铂的耐药株均有显著的抑制作用,对治疗中、晚期结(直) 肠癌亦有很好的效果。
国内外有多篇文献报道奥沙利铂的制备,如法国巴黎圣诺菲-合成实验室公司在中国申请的专利发明:制剂.CN99803276.X.涉及药学上稳定的奥沙利铂溶液制剂,应用该制剂治疗肿瘤的方法,制备该制剂的方法,以及稳定奥沙利铂溶液的方法。昆明贵金属研究所.奥沙利铂的制备.CN03103908.1,涉及抗肿瘤药物奥沙利铂C8H14N2O4Pt的制备方法,工艺流程为以顺式-二氯环己二胺合铂(II)或顺式-二碘环己二胺合铂(II)为起始物,避光条件下40℃至75℃与草酸银(Ag2C2O4)作用,得奥沙利铂水溶液,进一步减压浓缩可得奥沙利铂固体产品。
专利文献报道的奥沙利铂的合成均引用铂类抗癌药如顺铂、卡铂、等的经典合成方法[Ernest Wong, Christen M G. Current Status of Platinum-based Antitumor Drugs. Chem. Rev., 1999, 99:2451-2466],即以K2PtCl4 为起始原料,通过下面三个步骤来实现:(1)加入KI,转化成K2PtI4,与载体基团DACH反应,制备出相应的cis-[Pt(II)(DACH)·X2]中间体(X=Cl, I);(2)中间体与AgNO3或Ag2SO4或Ag2O反应,过滤分离Ag I 或AgCl沉淀,得到cis-[Pt(II)(DACH)·(H2O)2] 2+ ;(3)与离去基团乙二酸的钾或钠盐反应,制得目标化合物奥沙利铂。或中间体直接与乙二酸的银盐反应,过滤分离AgI或 AgCl沉淀,母液浓缩得到奥沙利铂。
还有文献报道:研究不同温度时奥沙利铂的水合反应以及酸度的影响 ,获到相关的动力学数据 ,为临床用药提供指导。方法:用电导法和高效液相色谱法测定反应体系中反应物随时间变化情况。结果:奥沙利铂的水合反应遵循一级反应的规律 ,在水溶液介质中不加H+ 时 ,25℃下其水合反应的表观速率常数kobs=776×10-6/min ,半衰期t12 =62d ;当加入H+ 时 ,水合反应的表观速率常数随H+ 浓度的增加而增大 ,且有kobs=(261+219[H+])×10-4/min 。
目前,现有公开专利文献和论文报道的奥沙利铂的合成方法均引入银杂质。含银化合物注射对人体具有高毒性,美国药典(USP27)和欧洲药典(EP4)对铂类抗癌药中的银含量进行限制,如卡铂 Ag<10 ppm;奥沙利铂 Ag<5 ppm。第二,cis-[Pt(II)(DACH)·X2]中间体与对应的银化合物反应不完全,10-20%的未反应的铂化合物进入AgI 或AgCl沉淀中。含铂的AgI废渣的分离和回收一直是冶金中的难题,需湿法和火法联用使用才能达到Pt、Ag的回收。由于处理过程长,造成Pt的分散和损失,以K2PtCl4 为起始原料计算,金属铂的损失达到5%,大大增加了奥沙利铂的生产成本。

(二)柴油机尾气净化氧化催化剂关键技术
伴随着汽车工业快速发展和汽车保有量的急剧膨胀,世界各国都不断制定愈来愈严格的汽车排污法规,汽车尾气催化净化技术应运而生,并获得快速发展。汽车尾气净化催化剂已有20多年的发展历程,各种催化技术相继开发,并投入商业应用。目前,世界范围内汽车尾气净化催化技术的研究依然十分活跃。
目前,汽车尾气催化剂市场上主要有贵金属三效催化剂。其对CO、HC、NOX同时具有很高的催化转化效率,但贵金属资源储量稀缺,导致催化剂价格昂贵,此外,目前的催化剂易发生Pb、S中毒。稀土元素功能独特,将其加入催化剂中,有助于提高催化剂抗毒性能和高温稳定性,并降低贵金属用量。贵金属催化剂只有在严格的化学计量空燃比下才能充分发挥催化作用。催化组分中加入具有贮氧功能的CeO2,其在贫况时储存氧,富况时释放氧,从而可以拓展催化剂的空燃比工作窗口;CeO2同时还提高贵金属弥散度,促进水煤气反应。催化组分中还可以加入ZrO2,形成CeO2-ZrO2固溶体,增强CeO2分散性、可还原性和高温热稳定性,阻止CeO2晶粒增大。
广东工业大学所研制的用于柴油机排气净化的新型稀土钙钛矿型复合金属氧化物催化剂LaMnO3/γ-Al2O3。通过发动机试验的方法研究其净化效果,并与γ-Al2O3,颗粒、贵金属催化剂Pd/γ-Al2O3进行了比较。结果表明,LaM-nO3/γ-Al2O3对CO、HC、微粒及微粒中的有机组分SOF均有化学催化净化效果,尤其是对SOF净化效果明显。中国科技成果库,编号:99020988GD型柴油机尾气催化净化装置,采用薄铝经向反应技术与利凯特公司的稀土催化剂结合,开发出GD型柴油机尾气催化净化装置,达到的主要技术指标为:HC净化率,初期(200小时)>80%,有效期(500小时)>60%;CO净化率,初期(200小时)>85%,有效期(500小时)>60%;碳烟净化率20-50%,经湿法消烟后>75%;有效清楚刺激性气味,排气基本无臭味,大量减少致癌物质;燃油及功率损失<3%;寿命700小时>50%。
专利文献“柴油机排气净化用催化剂”公开了一种催化剂,构成为:催化剂基质、催化剂载体层、至少一种载于催化剂载体层上的铂族金属、一种载于催化剂载体层上的V和La的复合氧化物,该催化剂具有良好的尾气氧化和分解活性,并能抑制SO3生成;专利文献“柴油催化剂”含有沸石、铂族金属以及由铝硅酸盐、氧化铝、氧化钛组成的辅助氧化物,铂族金属仅沉积在辅助金属氧化物上;专利文献“用以净化柴油机尾气的催化剂”包括载体、位于载体上的催化剂携带层、负载于催化剂携带层上的催化成分,催化剂携带层呈内外两层分布,内层含活性氧化铝和耐热无机氧化物,耐热无机氧化物中包括一种无定形双链结构黏土矿,催化成分选自Pt、Pd、Rh,该催化剂HC、CO转化率高,能转化烟粒和硫酸盐;专利文献“柴油机废气的净化方法”公开了一种开孔整体式催化剂,以钒和铂族金属混合氧化物涂层构成活性组分层,活性组分以水溶性前体形式加入,通过加热转化前体为活性组分,活性组分以Pt、Pd、Rh和/或Ir与V或V氧化物相混合的形式存在;专利文献“柴油机氧化控制催化剂”包含具有陶瓷或金属流通通道的整体催化剂元件,该陶瓷或金属用氧化铝、氧化钛、氧化硅、沸石或其混合物粉体涂料涂敷,活性组分为与V或V氧化物混合的Pt、Pd、Rh和/或Ir,该催化剂对烃和一氧化碳转化率高,可抑制NOX和SO2的氧化;专利文献“废气净化催化剂”由钛酸钾载体和贵金属活性组分构成,具有良好的HC、CO低温催化活性;专利文献“Diesel engine exhaust purification catalyst removing carbon particulates”介绍的柴油机尾气净化催化剂构成包括难熔材料载体和位于载体上的催化剂。催化剂由Pd、CuO和难熔无机氧化物组成,在催化剂中还含有稀土金属、碱金属、碱土金属、钒、钕、钨。难熔无机氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等。
根据上述文献的报道,柴油机尾气的氧化催化剂技术研究的广度和深度已经达到较为成熟的阶段,基本满足实用要求,而包含柴油机尾气中NOX转化的三元催化技术则仍处于发展之中。

(三)活性炭载体贵金属加氢催化剂制备技术研究
随着工业的发展,人们逐步发现铂族金属具有优越的催化功能,故被广泛应用于无机化工、石油化工等行业。而活性碳是一种重要的林化产品,它在环境保护、化工、轻工、军工等方面都有广泛的用途。同时,活性碳作为一种良好的催化剂或催化剂载体也正日益引起人们的兴趣,在氧化、还原、脱硫等各类催化反应中,普遍都采用活性碳负载的催化剂。而国内对碳负载的各类催化剂深入的研究较少。在国外,如解热阵痛药扑热息痛的制备,发达国家均采用Pd/C催化加氢工艺代替成本高、污染严重的铁屑还原工艺、药物、染料的重要中间体,对一氨基苯酚的生产,日、美等国家用较便宜的硝基苯为原料,用Pd/C、Pt/C为催化剂的催化加氢、转位的生产工艺已实现工业化。许多芳香胺类染料中间体的生产,过去常用铁粉、锌粉、甲醛、硫化等进行硝基的还原,三废多、流程长、产品质量差,应用催化加氢技术,则可避免上述不足之处,而且能使多部反应在同一设备中一步完成。如3.3一 二氯联苯胺的生产,日、美国采用Pd/C、Pt/C、PtO2等为催化剂的液相加氢工艺,收益率达80%(杨懿昆,张晓梅,贵金属会议论文集,60-69,贵金属催化剂评述)。
段长生等报导了活性碳负载型加氢催化剂研究,介绍了用蒸馏水浸泡活性碳,用氯化钯盐酸溶液制得钯-碳加氢催化剂,并讨论了活性碳表面的物化性质对催化剂性能的影响(湖北化工,1998,4,14-16,活性碳负载加氢催化剂研究);美国专利US 5403805、US 5600028公开了钌基加氢催化剂的生产方法,该催化剂含有0.5-5%的钌,载体为粒状的活性碳,并用于将较高的多元醇还原为较低的多元醇,具体工艺步骤为:在水中悬浮粒状活性碳,活性碳具有600-1000m2/g的比表面,总孔容积为0.5-1.2cm3/g,表观质量(堆积密度)为0.45-0.55cm3/g,灰份含量为2-5%,添加含水氯化钌到悬浮液中,用碱溶液调整悬浮液的pH值为4.5-8之间,加热悬浮液的温度到70-100℃之间,在此温度下恒温0.5-2个小时,从悬浮液中分离过滤固体,再悬浮固体,加热到60-100℃之间,向悬浮液中通氢还原催化剂1-3小时。中国专利CN 1205244A为意大利舒得化学公司在中国申请的专利,公开了载持在活性碳载体上的金属钯的催化剂,其中小于50%钯位于达50μm深度的表面层内,而其余的钯位于50-400μm深的一层内,该催化剂用于对二甲苯的氧化反应制备的粗二甲苯的纯化(M.马伦塔赤等,CN 1205244A,加氢催化剂)。雷玲等报导了对用于加氢反应的Pd/C催化剂的失活原因进行了研究和分析,提出了加催化剂防护层、碱液再生催化剂等方法来延长催化剂的使用寿命(化学工业与工程技术,1996.17(2).38-40,Pd/C催化剂的失活与再生)。王晋黄报导了用王水溶解铂族金属废触媒,分离铂族金属的报导(湖北化工,1996.1.44-45,含铂族废触煤的再生利用),另外,还有关于Pt/C、Rh/C加氢催化剂的研究报导(贵研铂业股份公司.松香歧化用高活性Pd/C催化剂的制备方法. CN200510010606.4)。苏州铁道师院的科技成果:葡萄粮氧化制备葡萄糖酸锌的高选择性催化剂,该项目提供了一种葡萄糖空气氧化生成葡萄酸有其盐的高选择性催化剂。主要技术是以活性炭为载体。将某些贵金属及少量其它金属担载在活性碳上,以一定组分配比和制务技术制成适用于空气气化葡萄糖生成葡萄糖酸及其盐的高选择性高效催化剂。
贵研铂业股份有限公司申请的专利:200510010606.4 ,名称:松香歧化用高活性Pd/C催化剂的制备方法 ,发明(设计)人:顾永万;刘小荣;郑恩华;潘再富;沈善问。该专利已获专利权,该专利公开了一种松香歧化用高活性钯炭催化剂的制备方法,该法简便、快速。它是采用醋酸钯为活性组分钯的前驱化合物,活性炭为载体,正丁胺为溶剂,湿法还原而制得。制备的催化剂颗粒粒度为300~350目,钯的含量按重量百分比计为1.5~10%。中试生产的催化剂产品用于松香歧化反应,评价结果为去氢枞酸的含量在54.5~68.5%,色泽浅于梧州一级歧化松香,软化点高于78℃,达到了国家标准中的特级品。

 

 

 
        
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